DE10047938A1 - Kraftstofftank - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen aus Metall bestehenden Kraftstofftank (1) mit zwei miteinander verschweißbaren Tankschalen (1a, 1b), einer im Tankinneren untergebrachten elektrisch betriebenen Kraftstofffördereinheit (2) und mit Durchführungen für zumindest eine metallische Kraftstoffleitung (3) und für eine Verbindungseinrichtung zur Versorgung der Kraftstofffördereinheit (2) mit elektrischer Energie. Der Tank (1) ist derart hergestellt, dass vor dem Verschweißen der Tankschalen (1a, 1b) die Kraftstofffördereinheit (2) von innen her im Tank (1) befestigt wird und die Durchführungen jeweils an gesonderten Stellen durch eine der Tankschalen (1a, 1b) verlaufend sowie unter Einsatz von gasdichten Verbindungsmethoden erstellt sind.
Description
Die Erfindung betrifft einen aus Metall bestehenden Kraftstofftank mit zwei miteinander
verschweißbaren Tankschalen, einer im Tankinneren untergebrachten elektrisch
betriebenen Kraftstofffördereinheit und mit Durchführungen für zumindest eine
metallische Kraftstoffleitung und für eine Verbindungseinrichtung zur elektrischen
Versorgung der Kraftstofffördereinheit.
Es ist üblich, die Kraftstofffördereinheit im Kraftstofftank durch eine entsprechend
dimensionierte Öffnung in den bereits fertigen und demnach mit verschweißter
Tankober- und Tankunterschale versehenen Tank einzuführen und die Befestigung
am Tank durch Schraubverbindungen, wie Überwurfmuttern und Ähnliches, oder durch
ein bajonettartiges Eindrehen der Fördereinheit vorzunehmen. Als Dichtelemente
werden Gummidichtungen vorgesehen.
Aus der EP-A 0 921 299 ist eine besonders ausgeführte Vorrichtung zum Abdichten
eines Kraftstoff-Förderaggregates in einem Kraftstofftank bekannt. Dabei wird das
Kraftstoff-Förderaggregat als eine kompakte Einheit in einem Gehäuse innerhalb eines
Topfes aufgenommen. Der Topf weist eine Abdeckung auf, durch welche zumindest
ein Zulaufstutzen und ein elektrischer Anschluss für das Förderaggregat hindurch
geführt sind, wobei der Topf mit der gesamten Einheit mittels eines an einem
Tankflansch befestigbaren Tankeinsatzverschlusses in den Kraftstofftank einsetzbar
ist. Auch hier wird eine Gummidichtung vorgesehen, die als elastisches Balgelement
ausgebildet ist, welches zwischen der Abdeckung des Topfes und dem Tankflansch
angeordnet ist.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist gemeinsam, dass sie als
Dichtelemente großvolumige Gummidichtungen aufweisen, durch die die
Kohlenwasserstoffe aus dem Treibstoff diffundieren können, da Gummi die Eigenschaft
hat, für diese Stoffe permeabel zu sein. In letzter Zeit sind nun in einigen Ländern
gesetzliche Vorschriften bezüglich der Anforderungen an die Dichtheit von
Kraftstofftanks, insbesondere was das Durchdringen von Kohlenwasserstoffen nach
außen betrifft, geplant, die wesentlich strenger sind als die bisherigen. Die bekannten,
insbesondere die oben geschilderten Lösungen können diese Vorschriften bzw.
Anforderungen nicht mehr erfüllen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstofftank der eingangs
genannten Art so auszuführen, dass keine oder nur mehr eine auf ein irrelevantes
Minimum reduzierte Emission von Kohlenwasserstoffen aus dem Tank nach außen
möglich ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass vor dem
Verschweißen der Tankschalen die Kraftstofffördereinheit von innen her montiert wird
und die Durchführungen jeweils an gesonderten Stellen durch eine der Tankschalen
verlaufend sowie unter Einsatz von gasdichten Verbindungsmethoden erstellt sind.
Bei der gegenständlichen Erfindung entfällt die bezüglich einer gasdichten Abdichtung
kritische Öffnung im Tank zum Einbringen der Kraftstofffördereinheit. Die Erfindung
sieht vor, dass diese bereits im Tank befestigt wird, wenn dieser noch aus den beiden
getrennten Tankschalen besteht. Die Durchführungen für Kraftstoffleitungen und für die
Verbindungseinrichtung zur elektrischen Versorgung wird ebenfalls vor dem
Verschweißen der Tankteile lokal und durch Anwendung gasdichter
Verbindungsmethoden erstellt. Der fertige Tank kann daher derart dicht sein, dass
keine oder so gut wie keine Emissionen von Kohlenwasserstoffen nach außen mehr
erfolgen.
Die Montage der Kraftstofffördereinheit lässt sich auf besonders einfache und
zweckmäßige Weise dadurch erstellen, dass an der Tankinnenseite, insbesondere mit
dieser verschweißte Befestigungselemente vorgesehen sind, an welchen die
Kraftstofffördereinheit montiert wird (Anspruch 2).
Als gasdichte Verbindungsmethoden eignen sich vor allem ein Verschweißen oder ein
Verlöten eines metallischen Teils oder Bestandteils der Kraftstoffleitung und/oder der
Verbindungseinrichtung mit dem Tank (Anspruch 3). Schweißnähte oder durch
Verlöten gebildete Nähte sind praktisch gasdicht.
Auf besonders einfache Weise lassen sich die Durchführungen dann erstellen, wenn
die metallischen Teile oder Bestandteile durch eine Bohrung oder dergleichen im Tank
geführt und im Bereich eines die Bohrung umlaufenden Randflansches verschweißt
oder verlötet sind (Anspruch 4).
Zweckmäßiger Weise ist dabei der metallische Teil oder Bestandteil die
Kraftstoffleitung selbst oder ein mit dieser, insbesondere durch Verschweißen,
verbundener metallischer Anschlussnippel (Anspruch 5).
Auch die Verbindung zur Kraftstofffördereinheit im Inneren des Tanks ist denkbar
einfach. Hier wird eine interne Kraftstoffleitung, die insbesondere als flexibler Schlauch
ausgeführt ist, vorgesehen, die die Verbindung von der Kraftstofffördereinheit zu dem
in das Innere des Tanks geführten Endbereich der Kraftstoffleitung herstellt (Anspruch
6).
Auch im Bereich der Durchführung für die Verbindungseinrichtung soll eine weitgehend
gasdichte Abdichtung gewährleistet sein. Dazu ist vorgesehen, dass der metallische
Teil oder Bestandteil der Verbindungseinrichtung eine Metallhülse ist (Anspruch 7).
Von Bedeutung ist auch die Führung der elektrisch leitenden Teile bzw. Elemente
durch die Verbindungseinrichtung. Um hier eine möglichst gasdichte Abdichtung
sicherzustellen, weist die Verbindungseinrichtung einen in der Metallhülse sitzenden,
durch zumindest eine Gummidichtung gegenüber diese abgedichteten, mit
eingegossenen leitenden Elementen versehenen Kunststoffteil auf (Anspruch 8).
Hier ist auch die einzige Stelle bzw. hier sind die einzigen Stellen, wo zumindest eine
Gummidichtung untergebracht wird, die jedoch sehr klein bemessen sein kann. Die
praktisch gasdichte Abdichtung wird dadurch unterstützt, wenn die Gummidichtung
eine in einer umlaufenden Nut des Kunststoffteiles sitzende O-Ringdichtung ist
(Anspruch 9).
Auch das Ausgangsmaterial für die Gummidichtung spielt eine gewisse Rolle. Von
Vorteil sind hier Dichtungen auf der Basis von Fluorelastomeren, beispielsweise auf
der Basis von FKM oder Fluorsilikonkautschuk, die besonders gasdicht sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen
erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstofftank,
Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 im Bereich der Durchführung einer Kraftstoffleitung
und
Fig. 3 ebenfalls ein Detail aus Fig. 1 im Bereich der Durchführung für eine
Verbindungseinrichtung zur elektrischen Versorgung.
Der aus Metall (insbesondere aus Blech) gefertigte Kraftstofftank 1 besteht aus einer
Tankoberschale 1a und einer Tankunterschale 1b von im Wesentlichen
übereinstimmender Form und Größe. Die beiden Schalen 1a, 1b sind in bekannter
Weise jeweils mit einem umlaufenden Flansch versehen, um miteinander durch
Verschweißen verbunden werden zu können. Gemäß der gegenständlichen Erfindung
werden die beiden Schalen 1a, 1b jedoch erst dann miteinander verschweißt, wenn,
was nachfolgend noch näher beschrieben wird, die Kraftstofffördereinheit 2
eingebracht und befestigt ist und erst nachdem die Durchführungen für
Kraftstoffleitungen und für die Verbindungseinheit zur Versorgung der
Kraftstofffördereinheit 2 mit Antriebsenergie und sämtliche im Innern des Tanks 1
diesbezüglich erforderlichen Verbindungen erstellt sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Kraftstofffördereinheit 2 an der
Innenseite der Tankoberschale 1a befestigt. Zu diesem Zweck ist die
Kraftstofffördereinheit 2 mit Trägerelementen 5 verbunden, die an ihren freien Enden
Befestigungsteile 6 tragen. An der Innenseite der Tankoberschale 1a sind mit einem
Gewinde versehene Bolzen 7 oder dergleichen angeschweißt, die durch
entsprechende Löcher in den Befestigungsteilen 6 geführt werden, wobei durch das
Aufschrauben von Muttern 7a die Montage der Kraftstofffördereinheit 2 an der
Tankoberschale 1a beendet wird. Über Federn 8, die in bekannter Weise wirken und
angeordnet sind, ist sichergestellt, dass nach dem Komplettieren des Kraftstofftanks 1
durch ein Verschweißen der beiden Teile 1a und 1b die Kraftstofffördereinheit 2
ständig am Boden des Kraftstofftanks 1 aufsteht.
Zum Durchführen von Leitungen, die zur Entnahme des Kraftstoffes und
gegebenenfalls auch für dessen Rückführung vorgesehen sind, sind besondere
Vorkehrungen getroffen, um das Austreten von aus dem Treibstoff im Tank
kommenden Kohlenwasserstoffen nach außen zu verhindern. Diese Maßnahmen
werden anhand der dargestellten Kraftstoffleitung 3 näher erläutert.
In der Tankoberschale 1a ist eine entsprechende Öffnung bzw. Bohrung 8 zum
Durchführen der metallischen Kraftstoffleitung 3 oder eines mit dieser verbundenen,
insbesondere an dieser angeschweißten, ebenfalls metallischen Anschlussnippels in
das Tankinnere vorgesehen. Im Folgenden wird dabei auf die dargestellte
Ausführungsform, bei der kein Nippel vorgesehen ist, Bezug genommen. Wie
insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Bohrung 8 an ihrem Rand von einem
geringfügig nach oben und außen abstehenden Randflansch 8a umlaufen. Die
Abmessungen der Bohrung bzw. deren Durchmesser sind an die Abmessungen der
Kraftstoffleitung 3 entsprechend angepasst. Eine an der Kraftstoffleitung 3
vorgesehene bzw. ausgebildete, wulstartig umlaufende Ausformung 3a bildet einen
Anschlag und positioniert die Kraftstoffleitung 3 gegenüber dem Randflansch 8a. Die
Kraftstoffleitung 3 wird im Bereich des Randflansches 8a mit der Tankoberschale 1a
verschweißt, wobei eine über den gesamten Umfang des Randflansches 8a
verlaufende Schweißnaht gebildet wird. An Stelle des Schweißvorganges kann auch
ein komplett umlaufendes Verlöten der beiden metallischen Teile miteinander erfolgen.
Die Stelle der Schweißnaht bzw. der Verlötung ist in Fig. 2 mit der Bezugsziffern 20
verdeutlicht.
Das Ende der Kraftstoffleitung 3 ragt in der Größenordnung von einigen Zentimetern in
das Innere des Kraftstofftanks 1, sodass dort eine von der Kraftstofffördereinheit 2
kommende innere Kraftstoffleitung 9, die beispielsweise als flexibler Gummischlauch
ausgebildet sein kann, mit ihrem freien Ende aufgesteckt und gegebenenfalls mit einer
Schlauchklemme oder dergleichen gesichert werden kann. Auch hier kann zusätzlich
eine Ausformung 3b an der Leitung 3 vorgesehen werden. Durch die Schweiß- oder
Lötverbindung der beiden metallischen Teile - Kraftstoffleitung bzw. Anschlussnippel
und Randflansch 8a - ist eine absolut gasdichte Durchführung der Kraftstoffleitung 3
gewährleistet.
Auch die in das Tankinnere durchzuführende elektrische Verbindung kann gemäß der
gegenständlichen Erfindung praktisch gasdicht - d. h. ohne dass in nennenswertem
Ausmaß Kraftstoffbestandteile, insbesondere Kohlenwasserstoffe, nach außen aus
dem Tank 1 entweichen können - erstellt werden.
Dazu ist, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, in der Tankoberschale 1a eine Öffnung bzw.
Bohrung 10 mit einem nach außen abstehenden umlaufenden Randflansch 10a
vorgesehen. Die Bohrung 10 ist zur Aufnahme des einen Randbereiches einer zur
elektrischen Verbindungenseinrichtung gehörenden Metallhülse 11 entsprechend
dimensioniert, sodass diese analog zu Fig. 2 mit dem Randflansch 10a umlaufend
verschweißt oder durch Löten verbunden werden kann. Die Metallhülse 11 besitzt,
ausgehend von dem bereits erwähnten Randbereich, welcher von einer als Anschlag
für den Randflansch 10a dienenden wulstartigen Ausformung 11a umlaufend begrenzt
ist, mehrere, bei der dargestellten Ausführungsform zwei, den Durchmesser der Hülse
11 in Stufen vergrößernde Erweiterungsbereiche 11b. Zum Herstellen einer elektrisch
leitenden Verbindung kann nun, wie Fig. 3 zeigt, entweder eine Leitung 12 oder ein
Steckverbindungsteil 13 in einen Vollkunststoffteil 14 eingegossen sein. Die Anzahl von
Leitungen 12 oder Steckverbindungen 13 richtet sich nach der erforderlichen Anzahl
von Verbindungsleitungen 16 zur Kraftstofffördereinheit 2. Der Verbindungsteil 13 wird
dabei in bekannter Weise mit den elektrischen Leitern verbunden.
Die äußere Form des Vollkunststoffteils 14 ist an das Innere der Metallhülse 11 so
angeglichen, dass der Vollkunststoffteil 14 passgenau in die Metallhülse 11 eingesetzt
werden. Der obere Randbereich des Kunststoffteils 14 weist einen etwas geringeren
Durchmesser auf, sodass dort der obere Randbereich der Metallhülse 11 nach innen
umgebörtelt werden kann. Zusätzlich ist der Kunststoffteil 14 mit zwei umlaufenden
Nuten 14b zur Aufnahme von je einer O-Ringdichtung 15 versehen. Zur Optimierung
der Dichtwirkung und der erwünschten Gasdichtheit werden die beiden O-
Ringdichtungen 15 aus entsprechenden Elastomeren gefertigt, insbesondere können
die beiden Ringdichtungen 15 aus unterschiedliche Materialien z. B. auf der Basis von
FKM und Fluorsilikonkautschuk bestehen. Wenn im Bereich der Durchführung für die
elektrische Versorgung der Kraftstofffördereinheit 2 überhaupt noch ein Durchdringen
von Kohlenwasserstoffen feststellbar ist, so sind die betreffenden Emissionen in jedem
Fall minimal.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt.
Erwähnt sei beispielsweise, dass ein Verschweißen oder Verlöten der metallischen
Teile im Bereich der Durchführungen auch von innen her möglich sein kann und dass
bezüglich der Metallhülse und der Durchführung der Kabel bzw. Leitungen durch den
Kunststoffvorteil auch andere Maßnahmen getroffen werden können.
Claims (10)
1. Aus Metall bestehenden Kraftstofftank mit zwei miteinander verschweißbaren
Tankschalen, einer im Tankinneren untergebrachten elektrisch betriebenen
Kraftstofffördereinheit und mit Durchführungen für zumindest eine metallische
Kraftstoffleitung und für eine Verbindungseinrichtung zur Versorgung der
Kraftstofffördereinheit mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass vor
dem Verschweißen der Tankschalen (1a, 1b) die Kraftstofffördereinheit (2) von
innen her im Tank (1) befestigt wird und die Durchführungen jeweils an
gesonderten Stellen durch eine der Tankschalen (1a, 1b) verlaufend sowie unter
Einsatz von gasdichten Verbindungsmethoden erstellt sind.
2. Kraftststofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kunststfofffördereinheit (2) an Befestigungselementen montiert ist, die mit der
Tankinnenseite, insbesondere durch Verschweißen, verbunden sind.
3. Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als gasdichte
Verbindungsmethoden ein Verschweißen oder Verlöten eines metallischen Teils
oder eines Bestandteils der Kraftstoffleitung und/oder der Verbindungseinrichtung
mit dem Tank (1) angewendet sind.
4. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die metallischen Teile oder Bestandteile durch eine Bohrung (8) oder dergleichen
im Tank (1) geführt und im Bereich eines die Bohrung (8) oder dergleichen
umlaufenden Randflanschen (8a) verschweißt oder verlötet sind.
5. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der metallische Teil oder Bestandteil die Kraftstoffleitung (3) selbst oder ein mit
dieser, insbesondere durch Verschweißen, verbundener metallischer
Anschlussnippel ist.
6. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraftstofffördereinheit (2) über eine interne Kraftstoffleitung (9), die
insbesondere als flexibler Schlauch ausgeführt ist, mit dem in das Innere des Tanks
(1) geführten Endbereich der Kraftstoffleitung (3) verbunden ist.
7. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der metallische Teil oder Bestandteil eine zur Verbindungseinrichtung zur
Versorgung der Kunststofffördereinheit mit elektrischer Energie gehörende
Metallhülse (11) ist.
8. Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungseinrichtung einen in der Metallhülse (11) sitzenden, durch
zumindest eine Gummidichtung (15) gegenüber dieser abgedichteten, mit
eingegossenen leitenden Elementen versehener Kunststoffteil (14) aufweist.
9. Kraftstofftank nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummidichtung
eine in einer umlaufenden Nut (14b) des Kunststoffteils (14) sitzende O-
Ringdichtung (15) ist.
10. Kraftstofftank nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gummidichtung auf der Basis von FKM oder Fluorsilikonkautschuk hergestellt ist.
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